微型电动汽车车架结构优化及动力性能实验研究

发布时间：2020-06-01 18:24

【摘要】：针对微型电动汽车车架重量大、续驶里程短、结构布置方式和车身材料分布不合理等问题,应用有限元原理对车架结构进行研究,在保证足够的强度、刚度和良好的动态性能的基础上,减轻车架质量,提高材料利用率。根据微型电动汽车车架结构特点和动力电池布置原则,提出10种电池布局方案,对每种电池布局下的车架进行静态分析,发现电池布置在车架后部更合理。以不同位置的电池荷载为设计变量,以车架的最大变形、最大等效应力为目标参数,根据约束条件优化电池荷载分布,得出电池布局的优选方案;根据每种优选方案下车架的变形情况、应力分布,选择电池布局的最优方案。在电池布局最优方案确定的基础上,通过有限元分析对车架进行力学性能评估,找出车架强度盈余处并进行结构改进。根据改进后的车架静态分析、模态分析和谐响应分析的结果判断车架结构改进效果,找出车架的梁分布不合理的位置,以梁的间距为设计变量,以车架质量、最大等效应力、第1阶频率、第2阶频率、第4阶频率、第6阶频率、车架A表面Y方向最大变形、B表面Y方向最大变形、C表面Y方向最大变形、D表面Y方向最大变形为目标参数,根据约束条件进行梁间距优化,得出梁间距最合理的方案。选取多种工况对优化后的车架进行有限元分析和实验验证分析,根据分析结果评价车架结构优化效果。根据优化后的车架模型,在试制车间和测试分析实验室分别对电动汽车进行了试制和检测,对电动汽车进行动力性能实验,获得了该微型电动汽车的最大速度、最大加速度、爬坡性能等动力性能指标。
【图文】：

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对模型做出评价，有限元分析过程见图1。图 1 有限元分析过程Fig.1 Main steps of finite element analysis有限元分析主要步骤分析[31]：1）创建分析系统：每个包含独立组件（如几何、模型属性）的分析系统代表了一个分析类型。大部分分析都是独立的一个分析系统，而当上一个分析的结果作为下一个分析的初始条件时，可以建立一个共享数据的组合分析系统。2）定义工程材料：物体的响应和材料的属性相关。根据不同的分析类型，材

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(a)车架三维模型 (b)车架有限元模型图 4 车架模型Fig.4 Frame model2.3 车架网格无关性分析1）荷载和约束条件根据静力等效原则，将电池、乘客、顶棚和支架等部件的重量分别转化为等效载荷施加于车身的相应受力位置上。车身自身的重量通过施加相应的重力加速度和材料密度处理[32-33]。弯曲工况指微型电动汽车满载状态下，在较好的地面静止或匀速行驶，车架主要承受垂直地面的荷载。此时约束前、后悬架与车架相连的 6 个位置的所有自由度；扭转工况指微型电动汽车行驶减速带或路面出现凹凸等路况时，，会因为路面的不平度而受到扭转载荷的作用。假设左前轮悬空，受到扭转力矩，其他车轮保持同平面状态不变。此时释放左前轮悬架与车身相连的 1 个位置的所有自由度，约束其
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】